“科學探究與創新意識”在高中化學實驗教學中的實踐研究

摘 要：新課程標準中明確指出，需將化學學科的核心素養發展作為主旨，積極實施“素養為本”的實驗教學，依據實驗內容，組織相應的探究活動，培養學生的“科學探究與創新意識”核心素養，從而使學生形成一定創新精神以及實踐能力.鑒于此，本文主要對高中化學實驗教學中培養“科學探究與創新意識”核心素養的價值進行探討，并提出高中化學實驗教學中培養“科學探究與創新意識”的實踐策略.

關鍵詞：實驗教學；科學探究與創新意識；實踐策略；高中化學

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A 文章編號：1008-0333（2023）30-0125-03

收稿日期：2023-07-25

作者簡介：徐祚壽（1968.9-），男，福建省建寧人，本科，中學高級教師，從事高中化學教學研究.

基金項目：本文系福建省基礎教育課程教學研究2021年度立項課題“基于‘科學探究與創新意識’的高中化學實驗教學實踐研究”的階段性研究成果（立項編號：MJYKT2021-156）

高中化學實驗教學中培養“科學探究與創新意識”核心素養，其既屬于學習過程必備的一種精神，又是學習過程必備的科學態度，讓學生在探究學習中，發現當中的異常，積極質疑權威，在原本實驗的基礎上進行自主創新，以提高學生分析與整合問題的能力，并促使其形成相應的科學態度.學生在進行實驗探究中，需將化學問題的假設作為出發點，依據實驗內容，設計實驗方案，并依據課堂學習的知識及其自身經驗，合理解釋各種實驗現象.通過該教學過程，不僅能夠使學生形成相應的團隊協作力，而且還能對其動手能力進行培養，從而使學生經過實驗探究，形成創新意識，并促進學生的思維能力提高.

1 高中化學實驗教學中培養“科學探究與創新意識”的價值

第一，有助于調動學生的學習興趣.就化學學科而言，其雖然屬于義務教育過程的一門主要課程，但是，學生接觸化學知識的時間卻比較短，普遍是在九年級才接觸到，缺乏堅實的學習基礎.就化學學科來說，其兼具了復雜性與抽象性，學習難度不低于物理、數學等學科，想要使學生實現高效學習，就需教師加強引導，激發學生的課堂學習興趣^[1].在實際教學時，若只是讓學生學習理論知識，就會使學生覺得單調、枯燥，對化學知識的理解也較為膚淺，長此以往，就會影響到學生學習化學知識的積極性，并降低了學生學習知識的效率.而化學實驗的開展，則能將抽象、復雜的化學知識轉變成生動、形象的演示過程，以便于學生有效理解相關化學知識，這不僅能夠使學生對于知識的探究形成濃厚的興趣，而且還有助于學生深層次地理解以及掌握相關內容，以實現高效學習.

第二，有助于加強學生的自學能力.新形勢下，課堂教育愈來愈關注學生的個性化發展，降低學生對教師的依賴度，注重對學生的自主探究、獨立思考的能力進行培養，以落實新課程標準的相關要求.

第三，有助于學生形成創新意識.創新既是社會發展以及科技進步的重要推動力，又是培養優秀、高素質人才必須具備的素養與能力，這對學生實現長遠發展有著重大意義.一般來說，理論知識的學習是生硬、刻板的，實驗學習則是可操作的、能動的，只有將理論與實驗有效結合，將理論知識當作指導，通過實驗操作加以驗證，才可以激發學生的創新意識，突破教材的限制，積極探索新知識，從而使學生學習到豐富的知識，并獲得新結論.

2 高中化學實驗教學中培養“科學探究與創新意識”核心素養的實踐策略

2.1 基于任務驅動的探究實驗開展

任務驅動法是立足于建構主義理論的教學方法，其教學理念是將學生作為中心，教師把具體教學內容轉變成任務完成的過程.任務探究過程，主要包含了提出任務→制定方案→歸納結論→任務評價→反思總結^[2].學生將完成任務作為驅動，通過合作探究，明確任務完成的方法，以完成“知識和能力”的教育目標，以促進學生的化學學科核心素養發展.

例如，在對“鐵的重要化合物FeO”的相關知識進行學習時，教材中沒有涉及太多與FeO性質有關的內容，教師在對這部分內容進行處理時，主要立足于證據推理與模型認知的思維，指導學生依據元素化合價具備的特征，推測得出FeO具備的化學性質，學生通過自己所掌握的氧化還原反應的有關理論，就能快速了解到有+2價鐵的化合物，不僅具備氧化性，而且還具備相應的還原性.化學教師可基于學生已初步得出的結論，設計相應的任務：鐵與水蒸氣可以反應，FeO是否具備與鐵相似的性質能夠和水蒸氣產生反應？判斷依據是什么？怎樣證明？學生經過小組合作的形式進行分析探討，就能得到氧化亞鐵（FeO）和水蒸氣反應的相關知識點：（1）FeO能夠與H₂O（g）產生反應；（2）反應裝置能夠運用鐵與水蒸氣的反應裝置；（3）經過驗證反應產物是否含有H₂，就能得出肯定的結論.接著，通過教師的引導，依據實驗方案實施探究，當完成實驗探究后，進行交流討論與任務評價.在反思總結的過程，教師可設置相應的任務：除去H₂，從可能性的角度分析，還會有Fe₃O₄與Fe₂O₃兩種，是否可以從理論與實驗兩個角度，分別進行證明呢？通過任務的合理設計與解決，則能使學生通過自主查找相關資料、設計對應的實驗方案，在實驗過程進行自主探究，可促使學生形成相應的科學探究與創新意識.

2.2 基于實際問題解決的探究實驗開展

科學探究和解決實際問題的能力通常是培養學生化學核心素養必備的品格.對學生的學習能力進行檢驗的主要方式就是讓學生解決實際生活中遇到的問題.實際問題解決的探究實驗開展環節為：提出問題→找到解決方式→得到問題答案→遷移應用，其主要是立足于建構主義理論，加強知識構建，這種教學模式的采用，不僅能調動學生的學習積極性，而且還能使學生產生一定的問題意識^[3].

以學生胃痛時吃胃藥的成分探究為例，一般來說，胃痛是因為胃酸（鹽酸）過多而造成的，醫生給開的胃藥中包含的抗酸劑，其主要成分是氫氧化鋁、碳酸氫鈉，此時，教師可引導學生依據其學習的知識，設計相應的探究方案，明確樣品藥當中的成分氫氧化鋁、碳酸氫鈉，哪個治療效果更好.在這個探究活動中，教師可立足于學生的學習知識與已知信息，設計實際問題，引導學生解決問題：（1）藥品中的成分都有什么？（2）對比氫氧化鋁和碳酸氫鈉的有效成分和鹽酸的反應，哪個效果更好？并設計鹽酸和藥品兩種成分反應的實驗方案.解決問題（1）：可取適量的鹽酸與任意藥品成分反應，反應過程，有氣泡產生的藥品中含有碳酸氫鈉，沒有氣泡產生的藥品中含有氫氧化鋁；解決問題（2）：取適量的鹽酸與氫氧化鋁、碳酸氫鈉進行反應，對比兩種藥品的具體消耗量，因為藥品當中的有效成分實際含量相對較小，在實際操作時，可采取對比精準的滴定法.在實際探究中，學生可通過已掌握的知識，解決實際生活中的問題，以達到學以致用的效果.經過整個探究，不僅培養與鍛煉了學生自身的高階思維，而且還能使學生學會從不同角度來看待問題，以實現問題的有效解決，從而使學生的創新意識以及動手操作能力得到有效提高.

2.3 基于情境化教學的探究實驗開展

在實驗教學中，情境創設需盡可能貼近學生的實際生活，從學生的實際生活當中，挖掘相關實驗素材，并在實驗方案的設計中，巧妙地融入化學原理，以引發學生的學習共鳴，促使學生積累到豐富的化學知識，有效解決生活問題，從而使學生形成相應的科學探究與創新意識^[4].

例如，在對“鎂條、鋁粉、鐵絲在氧氣當中的燃燒現象”進行探究時，教師可創設相應的情境，即演示鎂條、鋁粉、鐵絲在氧氣當中燃燒的過程，學生在觀察過程中會發現，鐵絲在燃燒過程中會有四射的火星，此時，教師可提出探究性問題：為什么鐵絲在實際燃燒中會出現四射的火星？并給予學生相應的指導：火星四射屬于輕微的爆炸，鐵絲在燃燒過程，可能會生成氣體.接著，教師可指導學生猜測：細鐵絲實質上就是鐵合金，其中存有少量碳，碳于氧氣當中進行燃燒，常常會生成二氧化碳，這也是導致火星四射出現的主要原因.與此同時，教師可準備相應的實驗器材，讓學生親自進行實驗探究，即讓鐵絲在氧氣當中進行燃燒，觀察是否存有四射的火星？最終使學生得到火星四射的原因是因為鐵絲當中含有碳的結論.通過情境的創設，學生在教學活動與實驗探究中，就會積極思考其中的性質、規律，以促使學生形成發散思維，并形成科學探究能力.

2.4 基于知識應用的探究實驗開展

只有知識的遷移，才能提高能力，才是探究實驗開展中所要實現的目標.因此，化學教師在進行探究實驗設計時，需通過實驗帶動知識點，以達到學生能力訓練與提高的目的.同時，教師需依據反饋信息，給予學生針對性輔導、補償、矯正與深化，引導學生內化知識，將其納入到自己的知識體系，并對知識進行補充，以實現認知結構的完善，并經過優化評價，激發學生的學習成就感.在探究實驗開展中，其更倡導“練”為主，即有目的性、針對性地進行變式訓練，適當地開展強化練習以及追蹤練習，經過有效訓練，不僅能深化學生對知識的理解與應用，而且還能經過問題解決，將知識轉化成能力.

例如，講解了“原電池原理”的相關內容后，教師可布置易拉罐電池或者水果電池；在講解了“環境保護”的相關內容后，教師可引導學生對生活中的廢水進行凈化處理，并布置學習任務，讓學生調查家鄉中的固體廢棄物品種及其回收價值.通過知識應用，不僅可以使學生獲得更多將教材知識運用于實踐活動中的機會，而且還能促進學生的實踐操作能力提高，從而使學生形成相應的創新意識以及創造能力.

綜上所述，高中化學實驗教學中培養學生的“科學探究與創新意識”核心素養，教師需立足于素質教育，開展探究實驗，并依據學生的實際學情以及教學條件，設計相應的教學方案，優化教學策略，從而使學生的化學學科核心素養得到有效提升，并為學生的高效學習以及良好發展奠定堅實的基礎.

參考文獻：

[1] 盧榮春.探究核心素養培養理念下的高中化學實驗教學策略[J].天天愛科學（教學研究），2022（04）：65-66.

[2] 胡玲玲.基于化學核心素養的高中化學實驗教學探索與思考[J].中學課程輔導（教師通訊），2021（11）：83-84.

[3] 焦登龍.“實驗探究與創新意識”下高中化學實驗教學策略的研究[J].新課程導學，2021（14）：68-69.

[4] 李剛.基于“科學探究與創新意識”的高中化學實驗教學策略研究[J].中國教師，2021（02）：104-106.

[責任編輯：季春陽]